本文關(guān)鍵詞：超低比導(dǎo)的新型場板LDMOS研究與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：橫向功率MOSFET器件研究的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)高耐壓和低功耗。然而,耐壓與比導(dǎo)通電阻均強(qiáng)烈受制于漂移區(qū)摻雜濃度,因而存在固有的矛盾關(guān)系(“硅極限”Ron,sp∝BV2.5);對(duì)于載流子遷移率較低的P溝道器件,此矛盾關(guān)系尤為凸顯。為了改善器件的耐壓及比導(dǎo)通電阻特性,實(shí)現(xiàn)耐壓與比導(dǎo)通電阻的良好折中,本文提出了一種具有正向積累效應(yīng)的新型延伸柵場板。在導(dǎo)通狀態(tài)下,新型場板在漂移區(qū)表面引入高濃度的多子積累層,其形成超低阻的電流傳輸通道;積累型電流輸運(yùn)模式使得器件的比導(dǎo)通電阻顯著降低且脫離于漂移區(qū)濃度的強(qiáng)烈制約,從而極大地緩解了耐壓與比導(dǎo)通電阻之間的矛盾關(guān)系。在阻斷狀態(tài)下,采用線性變摻雜技術(shù)的新型場板調(diào)制漂移區(qū)表面電場分布,使得器件耐壓提高;其輔助耗盡作用提高漂移區(qū)優(yōu)化濃度,使得器件比導(dǎo)通電阻進(jìn)一步降低。此外,新型延伸柵場板克服了阻性場板泄露電流較大的缺陷。本文將新型延伸柵場板技術(shù)引入到兩款不同耐壓級(jí)別的P溝道LDMOS器件中,并對(duì)其機(jī)理、特性及工藝實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。1.結(jié)合新型延伸柵場板技術(shù)與體內(nèi)場降低技術(shù),本文提出了一款700V耐壓級(jí)別的帶延伸柵場板(EG,Extended Gate)與P型浮空層(PFL,P+Floating Layer)的EG PFL pLDMOS器件。新型延伸柵場板的積累型電流輸運(yùn)模式、耗盡增強(qiáng)機(jī)制、電場調(diào)制作用使得器件的耐壓與比導(dǎo)通電阻特性極大地改善;而體內(nèi)場降低技術(shù)引入的P型浮空層對(duì)器件體內(nèi)電場的調(diào)制,使得器件的橫、縱向耐壓能力均得以提高。EG PFL p LDMOS器件展現(xiàn)了優(yōu)越的靜態(tài)特性:其耐壓為731V,較常規(guī)pLDMOS器件提高了47%;其比導(dǎo)通電阻為112.6m??cm2,較常規(guī)p LDMOS器件降低了68%。在動(dòng)態(tài)特性方面,盡管EG PFL pLDMOS器件的關(guān)斷較常規(guī)結(jié)構(gòu)慢,但其開關(guān)損耗并不會(huì)明顯增大,因而作為通常工作在較低頻率下的高壓器件,EG PFL p LDMOS器件的動(dòng)態(tài)特性并無劣勢。最后,展示了EG PFL p LDMOS器件的工藝制造流程及版圖設(shè)計(jì)成果,并對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)作了詳細(xì)分析。2.將新型延伸柵場板技術(shù)引入到基礎(chǔ)RESURF結(jié)構(gòu)中,本文提出了一款400V耐壓級(jí)別的帶延伸柵場板(EG)的EG pLDMOS器件。EG p LDMOS器件無需引入P型浮空層提升縱向耐壓,結(jié)構(gòu)上的簡化使其工藝實(shí)現(xiàn)更為容易。與具有Double-RESURF效應(yīng)的N-top pLDMOS相比,EG pLDMOS器件不僅引入了積累型電流輸運(yùn)模式,而且在不影響電流路徑寬度的情況下增強(qiáng)了對(duì)漂移區(qū)的耗盡作用;此外,采用線性變摻雜技術(shù)的場板對(duì)漂移區(qū)表面電場具有明顯更優(yōu)的調(diào)制效果。因此,EG p LDMOS器件的耐壓與比導(dǎo)通電阻特性得到顯著的改善:其耐壓為440V,較N-top p LDMOS器件提高了30.6%;其比導(dǎo)通電阻為47.1m??cm2,較N-top pLDMOS器件降低了61.8%。最后,設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)EG pLDMOS器件的可行工藝方案。
【關(guān)鍵詞】：LDMOS 積累型場板 比導(dǎo)通電阻 擊穿電壓
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN386.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 功率MOSFET器件概述11-13
• 1.2 橫向功率MOSFET器件簡介13-17
• 1.2.1 研究熱點(diǎn)14
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本文主要工作17-19
• 第二章 橫向MOSFET器件耐壓及比導(dǎo)通電阻改善技術(shù)19-30
• 2.1 傳統(tǒng)場板技術(shù)19-21
• 2.2 橫向線性變摻雜技術(shù)21-23
• 2.3 耗盡增強(qiáng)技術(shù)23-26
• 2.4 積累型場板研究26-29
• 2.4.1 積累型電流輸運(yùn)模式27-28
• 2.4.2 新型場板結(jié)構(gòu)及機(jī)理研究28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 具新型場板的 700V級(jí)REBULF LDMOS器件研究與實(shí)現(xiàn)30-51
• 3.1 EG PFL p LDMOS器件的結(jié)構(gòu)機(jī)理及參數(shù)設(shè)定30-32
• 3.2 EG PFL p LDMOS器件的靜態(tài)特性32-42
• 3.2.1 導(dǎo)通特性33-35
• 3.2.2 阻斷特性35-37
• 3.2.3 關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化37-41
• 3.2.4 靜態(tài)特性小結(jié)41-42
• 3.3 EG PFL p LDMOS器件的動(dòng)態(tài)特性42-45
• 3.4 EG PFL p LDMOS器件的實(shí)現(xiàn)45-50
• 3.4.1 工藝實(shí)現(xiàn)45-48
• 3.4.2 版圖設(shè)計(jì)48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第四章 具有新型場板的 400V級(jí)RESURF LDMOS器件研究51-62
• 4.1 EG pLDMOS器件的結(jié)構(gòu)機(jī)理及參數(shù)設(shè)定51-52
• 4.2 EG pLDMOS器件的導(dǎo)通與阻斷特性52-59
• 4.2.1 導(dǎo)通特性52-55
• 4.2.2 阻斷特性55-57
• 4.2.3 關(guān)鍵參數(shù)的影響57-59
• 4.3 EG pLDMOS器件的工藝方案59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 結(jié)論62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻碩期間取得的研究成果68-69

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何進(jìn),張興,黃如,王陽元;平面結(jié)場板結(jié)構(gòu)表面場分布的二維解析[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2001年07期

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本文編號(hào)：916910